掘进工作面中深孔爆破技术研究

王军军

(山西汾西矿业南关煤业公司，山西 灵石 031304)

引言

南关煤矿一般是通过老式浅眼爆破的手段在井底进行掘进的，该方式在进行循环转换时还存在很多问题，一是劳动强度大，二是辅助作业时间较长[1]，三是成本费用较高，四是重复的工艺较多等。为了提升掘进的效率，南关煤矿联合我国煤科总院南京研究所，进一步对中深孔光面爆破技术进行深入分析研究，“五采区轨道下山”掘进作业的实验于2009年下半年进行。

一、中深孔爆破技术的研究

(1)巷道围岩的概况

五采区轨道下山分别有以下几个特性：一是穿层巷道，二是半圆拱形，三是全岩，其中掘高与掘宽分别约3.3m，3.6m。被爆的岩石在岩体的结构种类主要有两种类型：其一为碎裂块状结构，其二为碎裂结构；结构特性和地质种类上统一表现出脆弱性和坚硬性，岩体的四个层面如下：一为断层交叉带，二为若风化带，三为节理密集带，四为强烈褶皱带，其特征表现形式为结构不完整的厚层沉积岩，岩浆岩或者变质岩体和表层中厚层与变质层的单斜和正常皱褶结构地区的特性，岩体动力学的主要特点如下：1.强度不高，2.破坏受制于结构面的发育程度，3.容易变形，4.波速和声学阻抗中，5.岩体破裂，此外，岩体主要由多组切割成不相连的结构组成，岩体的破裂与强度变形主要受到控制性结构面的影响，比如：声学阻抗大，波速较快，但是爆炸波传播主要受制于控制性结构面。岩体的可爆破性介于难爆与可爆破之间。

(2)爆破技术研究的内容以及改进方案

我们通过深入分析研究得出，工作面爆破技术的具体改进方案主要向”光面爆破”和“掏槽”的方向发展。①中深孔光面爆破掏槽爆破技术的相关研究。②中深孔光面爆破技术的相关研究。③中深孔光面爆破合理参数的相关研究。④中深孔光面爆破新型作业图表制订。

(3)“复合眼强力掏槽”爆破技术

通过深入的分析研究，对属于“碎裂结构或碎裂块状结构”方面的岩体，可以通过采取斜眼和直眼相结合的“复合眼强力掏槽”即掏槽爆破。掏槽方式采取双空眼菱形掏槽，掏槽眼设立在拱基线之下40厘米处，其空眼，药眼和炮眼分别有2个，5个和7个，空眼超过20厘米深，装入适量的药物，滞后1～2段起爆。掏槽眼大约有一平方米，占总面积约9.15%。通过实验表明，掏槽所需的面积不能再减少了，同时不能减少其与全断面面积的比例，不然掏槽效果达不到我们理想的状态，我们尽量控制在8%-10%之间。经过实验我们得出，我们在运用“复合眼强力掏槽”模式的过程中，掏槽中心最理想的眼深与其他掏槽眼深分别约为3.2米和3米。

(4)新型光面爆破技术

①“切缝药卷定向光面爆破技术”。我们此次的爆破技术采取了新型科学的和有针对性的断裂爆破技术即切缝药卷定向光面爆破技术。它主要内容是周围眼用药卷全部进行“切缝”处理，将药卷的两边切出一个宽和长分别约为0.2-0.3厘米和14厘米的细缝，然后切除细缝附近的药卷包装材料，躊出药体。在进行药卷切缝的过程中采取定制的切缝卡件。

②在对周围眼进行装药的过程中，我们要着重注意切割的方向，切割时务必要以炮孔连心线的方向为准，不然就会有反作用。这种装药模式对炸药能量爆炸后产生的变化非常有效，根据炮孔连心方向发生非常强烈的定向切割作用，使炮孔向其它方向的爆破作用最小化。

(5)关于光面爆破工艺以及采用的参数

①周边眼用药卷实施“切缝”处理，在实施过程中深孔切缝药卷能量定向光面爆破技术。②炮眼深度，掏槽眼和其他炮眼深度分别为3米和2.8米。掏槽眼和其余的炮眼分别采用￠35mmx200mmx150g药卷和￠27mmx160mmx100g药卷.③炮眼间距，掏槽眼建立在拱基线之下40厘米处，其中炮眼，装药眼和空眼(眼底装药)分别有7个，5个和2个。掏槽眼左右炮眼之间的间距和上下炮眼之间的间距分别为30厘米和20厘米。在掏槽眼周围有四个辅助眼，与掏槽眼的底眼间距，三圈眼间距，二圈眼间距，拱基线以上周边眼距，二圈眼与辅助眼距，橫向距离分别为60厘米，50厘米，50.7厘米，47厘米，65厘米和35厘米，其中掏槽眼与拱基线以下周边眼距和周边眼距皆为50厘米。④装药量，掏槽眼和其他炮眼分别采用￠35mmx200mmx150g药卷和￠27mmx160mmx100g药卷。掏槽眼每孔与空眼每孔装药量分别为1.2千克和0.075千克，辅助眼(8-19眼)，(20——32眼)每孔装药量分别为0.9千克和0.6千克，底眼每孔装药量与周边眼每孔装药量分别为1.0Kg和0.3千克。⑤反向装药结构。⑥起爆顺序依次为掏槽、后辅助、再周边、一次装药、分次起爆；以串联联线为联线方式。⑦￠35mm二级煤矿许用乳化炸药主要爆炸性能为：爆速.，殉爆和猛度分别为5000m/s，80mm，和16mm；￠27mm。二级煤矿许用乳化炸药主要爆炸性能为：爆速、殉爆、猛度分别为4700m/s，30mm和13mm。

二、中深孔爆破技术进行工业试验的重要性

南关煤矿“五采区轨道下山”按以上定型工艺在2018年度10-12月进行了工业试验，经过试验结论得出：一是循环进尺明显提高了，二是新型光面爆破技术在提高光爆效果过程中的同时也减少了炮眼数。“中深孔切缝药卷能量定向光面爆破技术”主要有两种特征：1.光爆效果好2.便于现场操作，三是降低了掘进作业的材料成本。消耗的炸药与雷管分别由原来的19.40kg/m，39发/m降低至现在的15.35kg/m，22.5发/m。爆破材料相关的费用一年大约节省8万元。

三、结语

就当前来说，在煤矿岩巷的炮掘工作面进行施工的过程中，受煤矿企业生产管理方式与开采设备落后，以设备运输能力不佳的影响，很多煤矿企业没能意识到利用中深孔爆破技术的重要性，所以利用的是传统的浅眼爆破方式，来开展爆破工作。但是由于旧的爆破手段存在缺点，比如爆破工序太麻烦，拖延了煤矿掘进工作效率，因此煤矿企业经济发展也会受阻。所以随着科技的发展，我们利用了中深孔爆破手段。因为，相比之下，中深孔爆破技术非常先进，几乎克服很多复杂地质条件与复杂的井下围岩环境，能够增强煤矿掘进工作面工作的安全性与效率性。